專利名稱：一種鍛軋金屬錳的生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)鍛軋成型金屬錳的新生產(chǎn)工藝技術(shù)。其發(fā)明目的在于 得到一種在用途、品質(zhì)上優(yōu)于傳統(tǒng)電解錳片及錳塊的新型錳系鐵合金材料。
背景技術(shù)：
金屬錳在鋼中是一種不可缺少的合金元素。金屬錳，特別是高^電解金屬 錳，現(xiàn)在越來越廣泛的做為脫氧劑、脫硫劑應(yīng)用于鋼鐵生產(chǎn)中以及多組元的合 金鋼、不銹鋼冶煉制造業(yè)。目前在鋼鐵冶煉行業(yè)中，對于錳作為合金的添加劑 主要是以電解金屬錳片、電解金屬錳粉以及熔煉金屬錳塊等方式。但是直接向 爐內(nèi)鋼液加入電解錳片，很容易造成錳的氧化，降低錳的有效利用率，而且片 狀錳比表面積大，在鋼液表面加入導(dǎo)致其很難沉入鋼液，不利于合金化；金屬 錳粉在包裝、運(yùn)輸過程中極易氧化，在空氣中金屬錳粉塵也極易與氧發(fā)生爆炸， 有一定的安全隱患?，F(xiàn)在有相當(dāng)一部分鋼鐵企業(yè)使用熔煉金屬錳塊來加入鋼液， 但這種熔煉金屬錳塊是利用中頻爐將電解金屬錳片熔化后，倒入鑄模中冷卻， 之后將整塊錳錠從錳模中取出，用人工方式將錳錠破碎成10皿一50mm之間的錳 塊。鋼鐵企業(yè)在使用這種錳塊時(shí)的缺點(diǎn)是由于其形狀不規(guī)則，大小不'一致，特別 是容易含有過多的破碎工序產(chǎn)生的金屬錳粉末,使鋼鐵冶煉企業(yè)在入爐使用、合 金成份計(jì)量控制等方面帶來不便與誤差,而且錳塊在中頻爐熔煉的生產(chǎn)過程中， 往往需加入脫碳、脫氧、脫硫劑等輔料，這就使得錳塊錳含量不高及雜質(zhì)較多， 這就使得金屬錳塊在高品質(zhì)合金冶煉中受到極大限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于制備出一種經(jīng)過鍛軋、真空硬化燒結(jié)處理的高純金屬 錳球團(tuán)，其特征在于此錳球具有規(guī)則的形狀，大小固定且每個球團(tuán)個體完全一 致，并且，此鍛軋金屬錳球團(tuán)具有一定的硬度，以滿足其在使用上的要求。
本發(fā)明所述工藝采用的方法為二次重結(jié)晶、高溫壓力鍛軋。首先采用高強(qiáng) 度對輥式鍛軋?jiān)O(shè)備，將金屬錳粉末在瞬間壓制成型，并利用其壓縮產(chǎn)生的瞬時(shí) 高溫使其產(chǎn)生第一次晶體相變(由a -Mn變?yōu)閍 - Y -Mn)，具有固定的物理形狀， 其次是將成型鍛軋錳置入真空冶煉爐對其進(jìn)行真空硬化燒結(jié)，使其產(chǎn)生第二次 晶體重構(gòu)、相變(晶相調(diào)質(zhì))(由a-y-Mn變?yōu)镻-Mn)，進(jìn)一步提高其機(jī)械物理
性能。
本工藝采用的技術(shù)方案如下
首先將電解金屬錳(DJM99.7)破碎成40—60目的金屬粉末。因?yàn)榻?屬錳機(jī)械性能硬而脆，可鍛性差，所以用金屬粉末進(jìn)行粉末鍛是對金屬錳 進(jìn)行鍛軋的一個實(shí)用可行的創(chuàng)新工藝。
將放置在料倉內(nèi)的金屬錳粉末放置在攪拌設(shè)備中，加以定量的粘結(jié)劑 以及固化劑。選擇適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)劑及固化劑是鍛軋錳具有較高鍛軋成型率， 較好的物理機(jī)械性能以及較高表面光潔度的重要因素。本工藝粘結(jié)劑采用 傳統(tǒng)的硅酸鈉(水玻璃)，而固化劑采用了自行研制的非有機(jī)物固化劑，對 產(chǎn)品化學(xué)成份沒有任何影響(而其它的有機(jī)物固化劑對產(chǎn)品化學(xué)成份影響 較大)。
經(jīng)攪拌混合均勻的金屬錳粉末通過皮帶輸送設(shè)備，均勻連續(xù)地輸送到對輥 式鍛軋?jiān)O(shè)備中。首先，物料經(jīng)過該設(shè)備的預(yù)壓系統(tǒng)，使物料由不太均勻的松散 狀態(tài)預(yù)壓成具有一定堆積密度的致密狀態(tài)，該預(yù)壓系統(tǒng)是一個可控、自控、精 確無極調(diào)速的垂直螺旋式動力裝置。在壓密的同時(shí)將物料以最佳流量速率送至 對輥式鍛壓系統(tǒng)。此系統(tǒng)是鍛壓成型的關(guān)鍵系統(tǒng)，它由兩個精確對位輥軋轉(zhuǎn)子 組成，上面均勻分布具有規(guī)則形狀的半球窩凹槽，當(dāng)兩球輥以相反方向轉(zhuǎn)動， 則兩邊的半形球窩凹槽則對應(yīng)形成一整個球窩空間，這就是鍛軋錳的一個壓模。 而這個壓模形狀可根據(jù)客戶要求定做為球狀、橢球狀、長方形等形狀與各種尺 寸。兩對輥是以電機(jī)以及同步傳動系統(tǒng)來帶動的，其壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個具有 自應(yīng)力反饋的液壓系統(tǒng)，通過這套系統(tǒng)，鍛壓設(shè)備產(chǎn)生的總壓力應(yīng)可保證在300 噸以上，即保證在lmm的距離上有不少于1噸/mm的線壓力，這是保證鍛軋錳 具有鍛軋定型及達(dá)到重結(jié)晶所需溫度的關(guān)鍵影響因素。當(dāng)物料由預(yù)壓系統(tǒng)送至 鍛軋系統(tǒng)時(shí)，物料被兩對輥壓密于每個壓模之中，在鍛壓力達(dá)到最大時(shí)，即物 料通過軋輥切線方向時(shí)，所受到的鍛壓力即為最大值，這時(shí)作用在物料的徑向 線壓力(按壓模形狀方位)為1 3噸/mm，這時(shí)金屬粉末間將產(chǎn)生兩種相互作用， 其一是經(jīng)物理壓縮，粉末顆粒間距將變得致密，在粘結(jié)固化劑作用下，形成有 固定形狀的鍛軋個體，其二是由于強(qiáng)大的壓力(一般在300 400噸之間)，產(chǎn)生 了足夠的壓縮比，金屬粉末產(chǎn)生瞬時(shí)高溫，使錳球團(tuán)中一部分錳原亍達(dá)到由a 錳轉(zhuǎn)化為a - Y錳的晶相轉(zhuǎn)化溫度，變?yōu)榫哂衋 - Y錳晶體的鍛軋錳個體進(jìn)一步 致密，物理強(qiáng)度進(jìn)一步提高，鍛軋個體表面也變得非常光潔，規(guī)整(注金屬
錳有四種晶體形式a、 P、 Y、 O，常溫下以(l最穩(wěn)定)。
鍛軋錳個體被對輥鍛壓過后，由于重力與對輥轉(zhuǎn)動的一個慣性作用，脫除 對輥壓模，進(jìn)入鍛軋?jiān)O(shè)備的輸出傳送裝置，此時(shí)物料己冷卻晶體以a錳為主， 存有部分a+Y錳。
將鍛軋過的錳放置在真空冶煉爐中進(jìn)行二次燒結(jié)、重結(jié)晶是進(jìn)一步提高鍛 軋錳機(jī)械物理性能的重要工序。本工藝采用一種自動控制真空燒結(jié)系統(tǒng)，將鍛 軋錳堆放在真空燒結(jié)系統(tǒng)軌道式物料小車上，放入真空電阻燒結(jié)爐中。當(dāng)系統(tǒng) 密閉之后，采用高效真空機(jī)組，將真空爐中壓力抽至20—一50Pa，這時(shí)系統(tǒng)中 己幾乎沒有任何氧氣，這是保證鍛軋錳質(zhì)量的重要手段，使鍛軋錳中氧化錳含 量保持最低水平，而且這也是降低相變溫度的重要手段。
當(dāng)真空度達(dá)到要求后,用真空爐內(nèi)石墨電極對真空爐內(nèi)鍛軋錳進(jìn)行升溫,用 自動溫控系統(tǒng)使鍛軋錳物料溫度達(dá)到70(rC-…90(TC之間，即達(dá)到錳晶體由a — a + Y — 0的轉(zhuǎn)化，這時(shí)錳中晶體進(jìn)行了一個二次重構(gòu)、調(diào)質(zhì)的過程,.亭物質(zhì)致密 度進(jìn)一歩提高，其物理機(jī)械性能得到進(jìn)一步提升，完全滿足了客戶對鍛軋錳形狀、 外觀、硬度等物理指標(biāo)的要求。
進(jìn)行一段時(shí)間保溫、降溫后,打開真空爐將物料推出,進(jìn)一步冷卻后進(jìn)行包裝, 完成整個鍛軋錳的生產(chǎn)過程。
用本工藝生產(chǎn)的鍛軋錳產(chǎn)品化學(xué)成分如下:Mn》98。/。 C<0. 03% S<0. 03% Si<0. 1% P<0.005%，完全滿足客戶對鍛軋錳的要求。


附圖1為本發(fā)明的工藝流程附圖2為本發(fā)明采用橢球形鍛模，金屬錳經(jīng)鍛軋后形成的鍛軋錳個體的形狀示意圖。
具體實(shí)施例方式
使用電解金屬錳(DJM997)5噸，(質(zhì)量指標(biāo)Mn:99. 71%， C:O. 032%， S:O. 029%，
P: 0.0064%， Si :0.05%),將其破碎成60目的金屬錳粉末，之后將物料放入料倉。
將放置在料包內(nèi)的金屬錳粉末通過自動計(jì)量輸送裝置輸至密閉的攪拌 設(shè)備中，第一次輸入1.25噸，加入粘結(jié)劑…-水玻璃20公斤以及固化劑2.5 公斤，攪拌混合均勻后，將金屬錳粉末通過皮帶輸送設(shè)備，均勻連續(xù)地輸送到對 輥式鍛軋?jiān)O(shè)備中。本鍛壓設(shè)備的壓模為橢球形，尺寸(L*W*H，見附圖2)為 48mm*38mm*25mm，物料經(jīng)過預(yù)壓、壓球，后經(jīng)過皮帶輸送機(jī)送至堆放處，將 錳球團(tuán)放入一個軌道小車， 一車剛好放置1.25噸物料。重復(fù)上述攪拌、鍛軋過 程，將剩余的物料全部鍛軋成形放置在物料小車上(每車1.25噸，4車共5噸)。
同時(shí)將4個物料小車放入自動控制真空燒結(jié)系統(tǒng)-…1500KVA真空電阻爐 中。當(dāng)系統(tǒng)密閉之后，采用真空滑閥泵——羅茨泵真空機(jī)組，將真空爐中整壓 抽至36Pa，這時(shí)系統(tǒng)中已幾乎沒有任何氧氣,這時(shí)用真空爐內(nèi)12根石墨電極對 真空爐內(nèi)鍛軋錳進(jìn)行升溫，加溫5個小時(shí)后，錳物料溫度達(dá)到爐前端860°C; 爐中端904°C;尾端897°C。停電冷卻，到各測溫點(diǎn)溫度為150。C左右時(shí)，開 爐，取出物料小車，得到金屬鍛軋錳球合格產(chǎn)品。
鍛軋錳產(chǎn)品化學(xué)成分如下:Mn二99. 18% 00. 031% S=0. 027% Si=0. 09% P二0.005。/。，完全滿足客戶對鍛軋金屬錳的質(zhì)量要求。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及一種經(jīng)過鍛軋、真空硬化燒結(jié)處理的高純金屬錳球團(tuán)，，其特征在于a.此錳球具有規(guī)則的形狀，大小固定且每個球團(tuán)個體完全一致，并且，此鍛軋金屬錳球團(tuán)具有一定的硬度，以滿足其在使用上的要求；b.本工藝原材料為40-60目的金屬錳粉末。由于金屬錳機(jī)械性能硬而脆，可鍛性差，所以用金屬粉末進(jìn)行粉末鍛是本藝一個實(shí)用可行的創(chuàng)新；c.金屬錳粉末在線壓力不低于1T/mm的雙輥鍛軋?jiān)O(shè)備中進(jìn)行物理壓縮及晶相重構(gòu)，使金屬錳粉末成為致密、光潔，規(guī)整的鍛軋錳個體；d.將鍛軋過的錳放置在真空冶煉爐中進(jìn)行二次燒結(jié)、重結(jié)晶，進(jìn)一步提高鍛軋錳機(jī)械物理性能。本工序采用一種自動控制真空燒結(jié)爐系統(tǒng)，工藝真空壓力為20-50pa，燒結(jié)、重結(jié)晶溫度為700℃----900℃之間的某一值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)鍛軋成型金屬錳的新工藝技術(shù)。本發(fā)明工藝在于制備出一種經(jīng)過鍛軋、真空硬化燒結(jié)處理的高純金屬錳球團(tuán)，其特征是此錳球團(tuán)具有規(guī)則的形狀，大小固定且每個球團(tuán)個體完全一致。本發(fā)明采用二次重結(jié)晶、高溫壓力鍛軋的工藝方法，首先采用高強(qiáng)度對輥式鍛軋?jiān)O(shè)備，將金屬錳粉末在瞬間壓制成型，并利用其壓縮產(chǎn)生的瞬時(shí)高溫使其產(chǎn)生第一次晶體相變，具有固定的物理形狀，其次是將成型鍛軋錳置入真空冶煉爐內(nèi)，在一定真空條件及特定溫度下進(jìn)行真空硬化燒結(jié)，使其產(chǎn)生第二次晶體重構(gòu)、相變，進(jìn)一步提高其機(jī)械物理性能。
文檔編號B22F3/12GK101168194SQ20071003593
公開日2008年4月30日 申請日期2007年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月19日
發(fā)明者李紹東, 王國寧 申請人:王國寧